| 浅析柴油机配气机构的发展现状 |
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论文关键词:柴油机 配气机构动态设计
论文摘要:系统介绍了新技术和先进设计方法在柴油机配气机构设计中的应用，并就各种新技术对柴油机性能的影响进行了详尽分析，同时对配气机构的先进设计方法和传统设计方法的优缺点进行了综合比较。
配气机构对发动机性能具有重要影响。它的主要功能是实现柴油机的换气过程，根据气缸的工作次序，定时地开启和关闭进、排气门，以保证气缸吸人新鲜空气和排除废气’。在柴油机设计中，配气机构设计占有重要地位，其设计一质量不仅直接影响柴油机的技术性能、工作可靠性、耐久性和平稳性，而且还决定了发动机的结构紧凑性和制造、使用的成本，因此国内外对配气机构的研究都非常重视。
现今对柴油机的设计，一方面希望气门加速度较大，以使气门能够迅速开、关，从而得到较好的换气效果，以提高动力性和经济性;另一方面，希望载荷保持相对较小，以减少加速度，从而减少振动和噪声，延长使用寿命、2。随着计算数学和电子计算机在配气机构设计阶段的运用，通过选用不同的凸轮型线、包角、重叠角、气门直径、升程等参数，进行多种方案的计算，可从中选出最接近于所希望要求的方案，也可以通过设计参数的调整，从而获得接近于理想的充气效率和配气正时。目前，配气机构的研究在技术应用和设计方法上都取得了一定的进展。
1技术应用
1.1顶置凸轮轴技术
顶置气门配气机构.可以增大发动机的充气系数，使燃烧室的结构更加紧凑，从而使发动机有较好的性能指标。顶置气门配气机构根据凸轮轴的放置位置可以分为下置型凸轮轴和顶置型凸轮轴。下置型凸轮轴配气机构会在高速运转时产生较大的惯性力、振动和噪声，消耗较大的动力。为了解决这一问题，顶置凸轮轴技术应运而生。顶置凸轮轴技术的一种方式是将凸轮轴置于气门上方，从而省去了推杆、挺柱;另一种形式是将顶置凸轮轴放于气门室罩内，凸轮直接作用于气门上，从而省去了摇臂。顶置凸轮轴能够保证高速时气门工作良好，零件惯性力较小，工作较为平稳可靠。
1.2多气门技术
配气机构改进的关键在于如何提供更多的新鲜空气，而增加气门数则是提高流通面积、增加充气系数最有效的方法之一。如用两个进气门代替一个进气门，流通截面增加30%-35%，可以大大改进充气系数，并提升内燃机功率。多气门内燃机还可以降低燃油消耗，减少排污。研究表明，4气门内燃机燃油耗比2气门内燃机燃油耗低6%-8%。因此，多气门技术已成为内燃机发展中的一个重要方向。
1.3可变配气正时
常规内燃机的配气相位是按内燃机性能要求，通过试验确定较为合适配气相位。为了在更大的曲轴转速范围内提高功率指标，降低燃料消耗，现代多气门内燃机气门开启相位可以改变，升程也可以改变，称作可变气门结构一。通过可变配气机构对配气过程进行调节和控制，在低、中转速时，活塞运动速度低，气流动力学特性较差，因而要求“缩小”相位重叠角，以减少混合气倒流，保证低、中转速时有较好的扭矩曲线形状，显著地降低燃油消耗率。在高转速时，活塞运动速度快，气流动力学特性好，因而要求“放大”相位重叠角，从而使废气排出彻底，进气充分，可相应增加内燃机扭矩。目前，可变气门正时配气系统大致可分为两种形式:一种称为可变凸轮相位的配气机构，另一种称为可变配气正时及气门升程的配气机构。
1.4创立性能优良的凸轮型线
随着计算数学发展和计算机技术的进步，凸轮型线已经从原来的几何型线过渡到函数型线，如多项式高次方凸轮、复合正弦一抛物线凸轮、复合摆线凸轮、多项动力凸轮、N次谐波凸轮以及分段函数凸轮等阎。这些凸轮型线的轮廓型线由连续变化的函数曲线所形成，其曲率半径的变化是连续的，因而挺柱和气门的加速度曲线甚至高阶导数连续，其加速度脉冲相对较小，一般不会发生惯性力突变现象，在柴油机高速运转时，可以减轻以至消除配气机构中接触件的脱离和弹跳现象，改善配气机构的动力性能，同时其时面值也足够大，对柴油机充气性能有很大改善。
2设计方法
2.1由静态设计过渡到动态设计
在静态优化设计中，将配气机构看作绝对刚体，不考虑它在运动时的弹性变形，用该方法设计凸轮型线，主要用以下三项指标来判别其好坏:
(1)静态充气性能。通常用挺柱升程、丰满系数和时一面值来表示，希望此值越大越好。
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